Small-sized test bed for diagnosing the gigacycle fatigue processes

The purpose of this paper is to develop, for highly-resistant materials, a method of forecasting and analysis of gigacycle fatigue durability (10(8)÷10(9) cycles) relying on vibroacoustic signal analysis. The method proposes the use of results of vibroacoustic signal analysis obtained during accelerated fatigue tests conducted in dedicated test bed constructed specially for this purpose and operating in the frequency range of 10 kHz which corresponds to the resonance frequency of vibration of samples. The presented test bed is a unique small sized structure compared to the foreign solutions which have been constructed while using the supporting structures of classical machines used for durability testing. Thanks to the small dimensions and mass, the test bed can be located on the vibration shaker, thus introducing resonant frequencies modulation. Vibroacoustic diagnosis methods enable not only the detection of surface defects but also detection of defects occurring in the core of a sample. Thus it becomes possible to try to learn the nature of increased durability to fatigue and to try to use the features of vibroacoustic signals in forecasting the gigacycle fatigue durability.

Celem pracy jest opracowanie, dla materiałów o wysokiej wytrzymałości, metody prognozowania i analizy gigacyklowej trwałości zmęczeniowej (10(8)÷10(9) cykli) na podstawie badania sygnału wibroakustycznego. W metodzie proponuje się wykorzystać wyniki analizy sygnału wibroakustycznego, uzyskiwane podczas przyspieszonych badań zmęczeniowych, prowadzonych na specjalnie do tego celu skonstruowanym i zbudowanym stanowisku badawczym, pracującym w zakresie częstotliwości rzędu 10 kHz, odpowiadającym częstotliwości drgań własnych próbek. Powyższe stanowisko badawcze jest unikatową, małogabarytową, konstrukcją w porównaniu z konstrukcjami zagranicznymi zabudowanymi w ramach od maszyn wytrzymałościowych. Dzięki małym wymiarom i masie stanowisko badawcze można umieszczać na wzbudniku drgań, tym samym wprowadzając modulację częstotliwości rezonansowych. Metody diagnostyki wibroakustycznej umożliwiają nie tylko detekcję uszkodzeń powierzchniowych, ale również wykrycie uszkodzeń występujących w rdzeniu próbki. Możliwym staje się podjęcie próby poznania natury zwiększonej trwałości zmęczeniowej oraz próby wykorzystania w prognozowaniu gigacyklowej trwałości zmęczeniowej cech sygnałów wibroakustycznych.